JP2002243044A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の差動排気シールを有する場合に、排気
効率を向上させて差動排気シールのシール能力を上げ
る。 【解決手段】 円筒軸３０とＸ軸ステージ１０に支持さ
れたハウジング７０との間をシールする差動排気シール
５０と、Ｘ軸ステージ１０と筐体２０との間をシールす
る差動排気シール６０とが、Ｘ軸ステージ１０内部に設
けられた配管である連通路１２によって連通していると
共に、差動排気シール６０が筐体２０内部に設けられた
連通路２３によって排気ポンプと連通している。Ｘ軸ス
テージ１０および筐体２０内に固定された連通路１２、
２３は、フレキシブルな配管よりも大径にできるので、
排気効率を向上させて差動排気シール５０、６０のシー
ル能力を上げることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部環境から隔離
されたプロセス室内でワークを駆動するために使用可能
な駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置などにおいては、真空や
特殊ガス雰囲気に維持したプロセス室内で、ワークをス
テージに載置して少なくとも２次元方向に移動させて加
工処理することが行われている。このような用途に用い
られる駆動装置は、固定部と、これに対して相対的に移
動する２つの移動部と、各部間をシールする複数の差動
排気シールとを具備している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような駆動装置
において、各差動排気シールからの排気は、移動部が固
定部に対して相対的に移動するために、それぞれの差動
排気シールにフレキシブルな配管（ゴムホースや蛇腹管
など）を接続して差動排気シールごとに別々に行うのが
一般的である。

【０００４】しかしながら、排気効率を上げるため配管
の径を太くすると、配管の剛性がこれに伴い大きくなる
ため、これを移動部に固定すると移動部の運動精度に影
響を与えるおそれがある。これに対処するために移動部
やそれを支持する軸受を高剛性化する必要が生じ、装置
の大型化を招くことになる。また軸受の高剛性化のみで
対応できない場合もある。従って、配管の径を一定の寸
法以上に大きくすることは困難である。そのため、上述
したような駆動装置において、現状では、排気効率（コ
ンダクタンス）を向上させて差動排気シールのシール能
力をある一定以上に上げることが不可能となっている。

【０００５】そこで、本発明は、かかる従来技術の問題
点に鑑み、排気効率を向上させて差動排気シールのシー
ル能力を上げることができる駆動装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の駆動装置は、相対的に移動可能な複数の
部材と、各部材間をシールする複数の差動排気シールと
を備えた駆動装置において、前記複数の差動排気シール
が前記部材の内部に設けられた通路によって互いに連通
していると共に、前記通路を介して前記複数の差動排気
シールからの排気が行われるようにされてなるものであ
る。

【０００７】

【作用】本発明の駆動装置は、相対的に移動可能な複数
の部材と、各部材間をシールする複数の差動排気シール
とを備えた駆動装置において、前記複数の差動排気シー
ルが前記部材の内部に設けられた通路によって互いに連
通していると共に、前記通路を介して前記複数の差動排
気シールからの排気が行われるようにされてなるので、
フレキシブルな配管よりも径を大きくすることのできる
各部材の内部に設けられた固定された通路を介して差動
排気シールからの排気を行うことにより、今まで以上に
排気効率を向上させて差動排気シールのシール能力を上
げることが可能となる。そして、排気効率が向上するこ
とのために、能力およびサイズの小さな排気ポンプを部
材内に装着して用いることが可能になる。また、複数の
差動排気シールからの排気が行われる通路が互いに連通
していることのために、各部材ごとにポンプを接続する
必要がなくなって連通路中の最終排気出口のある部材だ
けにポンプを接続すればよくなり、最小ポンプ数ですべ
ての部材の排気を行うことが可能になる。

【０００８】ここで、差動排気シールとは、各部材間の
微小な間隙にある気体を排気することにより、各部材の
対向面間が非接触の状態で、対向面を挟む両側の雰囲気
（例えば大気圧と高真空）を一定の状態に保つように機
能するものをいう。以下に述べる実施の形態において
は、排気面を有する部材を差動排気シールという。

【０００９】本発明において、複数の差動排気シールが
前記部材の内部に設けられた通路によって互いに直列に
連通していることが好ましい。これにより、排気効率を
より向上させることができる。また、この場合、直列に
連通した通路の一端が、複数の部材中の固定された部材
中に設けられていることが好ましい。これにより、排気
点を常に一定位置に保持しておくことができる。

【００１０】なお、本発明において、差動排気シール
は、対向する２つの部材のどちら側に設けてもよい。ま
た、通路は各部材の間に最低１つあればよいが、排気効
率を上げるためには、複数の通路が設けられていること
が好ましい。通路の数や太さは、排気ポンプの性能によ
り適宜定めることが好ましい。

【００１１】また、本発明の駆動装置は、差動排気シー
ルに吸引力を発生させるような差圧が部材周囲の空間に
存在する場合だけでなく、差動排気シールに吸引力を発
生させるような差圧が部材周囲の空間に存在しない場合
（例えば、１つの部材内に設けられたプロセス室が１気
圧のＮ_２雰囲気の場合）、差動排気シールに反発力を発
生させるような差圧（負圧）が部材周囲の空間に存在す
る場合、および、部材周囲の空間の差圧が変化する場合
（例えば、ゲートバルブを開閉する場合）のいずれの場
合にも適用することが可能である。

【００１２】また、本発明において、複数の部材の互い
の対向面は、平面であってもよいし、曲面であってもよ
い。

【００１３】また、本発明において、複数の部材間に
は、転がり軸受や静圧軸受などの軸受が配置されている
ことが好ましい。これにより、部材の相対移動を容易に
行うことが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施の形態について詳細に説明する。

【００１５】まず、本発明の第１の実施の形態につい
て、図１〜図７に基づいて説明する。本実施の形態の駆
動装置は、二軸方向移動且つ軸回動可能としたものであ
る。図１は、本実施の形態の駆動装置の模式的な平面図
である。図２は、図１の駆動装置をII-II線で切断して
矢印方向に見た図であり、図３は、図１の駆動装置をII
I-III線で切断して矢印方向に見た図である。また、図
４は、本実施の形態の駆動装置の詳細な平面図をＸ軸ス
テージ１０等を取り除いた状態で示すものである。図５
は、図４の駆動装置をV-V線で切断して矢印方向に見た
図であり、図６は、図４の駆動装置の側面図であり、図
７は、図４の駆動装置をVII-VII線で切断して矢印方向
に見た図である。

【００１６】移動部であるＸ軸ステージ（スライダ）１
０は、中央に円形の開口１１を有し、開口１１内に差動
排気シール（第２の差動排気シール手段）５０を設けて
いる。差動排気シール５０は、開口１１に嵌合する略円
筒形状を有し、その内周面５０ａが排気面を構成してお
り、排気面５０ａは、２列の環状の溝部５１，５２を備
え、これら環状の溝部５１，５２からＸ軸ステージ１０
の内部を通過する固定配管である連通路１２，１２（図
７）を介して筐体２０との対向面まで連通している。な
お、５３はＸ軸ステージ１０と、後述のハウジング７１
との間をシールするための接触式のシールであるＯ−リ
ングである。

【００１７】Ｘ軸ステージ１０の開口１１内には、内部
に後述の軸受部７０（第２の軸受）及び差動排気シール
５０を備えたハウジング７１が筐体２０との間を密閉し
た状態で内嵌され、ハウジングの内側には軸部材（第２
の移動部）である円筒軸３０が挿通されており、差動排
気シール５０に、シール面であるその周面の一部を包囲
されている。円筒軸３０の外周面との対向面のうち、排
気面５０ａの溝部５１，５２を除く部分及び後述の静圧
軸受部７２の内周面は、これ以外の部分、すなわち、排
気面５０ａの右側の部分、排気面５０ａと静圧軸受部７
２との間の部分及び２つの静圧軸受部７２の間に挟まれ
た部分に比べ、図５，７にも示すとおり、円筒軸３０外
周面との隙間が十分小さくなるように設定されている。
図７に示すように、Ｘ軸ステージ１０の右側面には、図
中上下３個ずつで合計６個の断面がコ字状のスライダ１
３が配置されている。かかるスライダ１３は、固定部で
ある筐体２０に配置されたガイドレール２１に、スライ
ダ１３内を循環する不図示の多数の転動体を介して係合
しており、ガイドレール２１に沿って図７の紙面垂直方
向に滑動自在となっている。これらスライダ１３，ガイ
ドレール２１及び多数の転動体で転がり案内軸受の一種
であるリニアガイドが構成される（第１の軸受）。ガイ
ドレール２１を図５の左側面に取り付けた固定部である
筐体２０が、Ｘ軸ステージ１０の右方に設けられてい
る。なお、筐体２０の内部にプロセス室Ｐが形成され
る。

【００１８】図２，図５，及び図７において、筐体２０
の左側面には、筐体２０とＸ軸ステージ１０との間隙を
シールする差動排気シール６０（第１の差動排気シール
手段）が設けられている。図４に示すように、差動排気
シール６０は、筐体２０に形成された長孔２２の周囲に
沿って延在するトラック状となっている。このトラック
状の部分のＸ軸ステージ１０と対向する面６０ａが差動
排気シール６０の排気面として機能する。さらに、差動
排気シール６０は、２本のトラック状の溝部６１、６２
を形成しており、溝部６１、６２は、排気シール６０の
内部通路６３、６４を介して、筐体２０の内部を通過す
る固定配管である連通路２３、２３に連通している。連
通孔２３、２３は、不図示の吸引ポンプに接続されてい
る。排気面６０ａ（但し溝部６１、６２を除く）は、そ
の外側の筐体２０がＸ軸ステージ１０と対向している部
分に比べ、図４で手前側にわずかに突出している。そし
て前記リニアガイド（軸受）により、この突出部分と、
これに対向するＸ軸ステージ１０の面１０ａ（対向シー
ル面）とが、外側の部分に比べ十分に小さな間隔を隔て
て対向するように設定されている。

【００１９】図５において、Ｘ軸ステージ１０の開口１
１に、略円筒状の軸受部７０が取り付けられている。軸
受部７０は、開口１１に一端を嵌合させたハウジング７
１と、ハウジング７１内に配置された一対の円筒状の静
圧軸受部７２とから構成されている。

【００２０】静圧軸受部７２は、円筒軸３０を包囲して
おり、ハウジング７１に形成された不図示の連通孔や給
気管を介して、不図示の圧送ポンプに接続されている。
又、ハウジング７１内には２つの静圧軸受部７２の側部
から排出された気体を大気中に逃がすための通路７３を
備えている。なお、静圧軸受部７２に関しては、公知の
多孔質軸受を用いたが、これに限らず、他の方式のもの
としてもよい。また、本実施の形態では、静圧軸受部７
２に供給する流体として空気を用いているが、他の気体
や磁性流体などを用いても良い。

【００２１】本実施の形態では、差動排気シール６０の
溝部６１、６２は、Ｘ軸ステージ１０の位置にかかわら
ず、その面１０ａにある連通路１２，１２の出口と、排
気面６０ａにおいて対向する位置に設けられている。そ
のため、２つの差動排気シール５０、６０は、Ｘ軸ステ
ージ１０の内部に設けられた連通路１２、１２によって
互いに連通している。そして、連通路１２、１２は、差
動排気シール６０および連通路２３、２３を介して吸引
ポンプと接続されている。これにより、吸引ポンプが動
作すると、差動排気シール５０からの排気は、溝部５
１、５２から連通路１２、１２、差動排気シール６０の
溝部６１、６２、内部通路６３，６４、および連通路２
３、２３を経て外部に排出されることになる。また、差
動排気シール６０からの排気も同様にして連通路２３、
２３から排出される。

【００２２】なお、固定配管である連通路１２、１２お
よび連通路２３、２３は、Ｘ軸ステージ１０および筐体
２０の内部にそれぞれ設けられているために、大きな径
で形成することができる。但し、連通路１２、１２や内
部通路６３，６４は、連通路２３，２３に比べ、構造
上、長さが短くて済むので、連通路１２，１２に比べ、
径を細くしても、吸引ポンプに対する負担が小さいた
め、本実施形態では径を細くしてある。

【００２３】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。図５において、左右方向をＹ軸方向とし、上下方向
をＸ軸方向とする。Ｘ軸ステージ１０は、ガイドレール
２１とベアリング１３と多数の転動体とで構成されるリ
ニアガイド（軸受）により低フリクション状態で筐体２
０に対して支持されているので、不図示の外部駆動源に
よりボールねじなどを用いて駆動されることで、筐体２
０に対してＸ軸方向に移動可能となっている。このと
き、円筒軸３０は、Ｘ軸ステージ１０と共にＸ軸方向に
移動するが、筐体２０の長孔２２は、かかる円筒軸３０
のＸ軸方向移動を許容するようになっている。言い換え
ると、Ｘ軸ステージ１０は、長孔２２の長手方向長さに
規定される範囲内で、筐体２０に対してＸ軸方向に相対
移動可能となっている。

【００２４】一方、円筒軸３０の左端は、Ｘ軸ステージ
１０上に設置された駆動源（不図示）に接続されてお
り、円筒軸３０をＹ方向に駆動するようになっている。
このとき、不図示の圧送ポンプから、不図示の給気管、
連通孔を介して空気が圧送され、第２の軸受である静圧
軸受部７２の内周面から噴出するようになっているの
で、かかる空気圧により、円筒軸３０は、静圧軸受部７
２に対して非接触的に支持され、摩擦などの抵抗なく、
Ｘ軸ステージ１０に対して相対移動可能となっている。

【００２５】この際、排気面６０ａを有する差動排気シ
ール６０は、不図示の吸引ポンプからの吸引力に基づ
き、筐体２０の連通路２３を介して、Ｘ軸ステージ１０
の側面１０ａ（対向シール面）との間の空気を吸引して
いると共に、Ｘ軸ステージ１０の連通路１２、１２を介
して、差動排気シール５０の円筒軸３０の表面（対向シ
ール面）との間の空気を吸引しているので、Ｘ軸ステー
ジ１０と筐体２０との間の間隙およびＸ軸ステージ１０
と円筒軸３０との間の間隙を介して、外部より空気や異
物がプロセス室Ｐ内に侵入することを防止できる。従っ
て、ワークの加工処理のため、筐体２０内のプロセス室
Ｐを負圧環境にしたような場合にも、差動排気シール５
０、６０により、外部からの空気の侵入を阻止できるの
で、プロセス室Ｐの負圧環境を維持でき好ましい。ま
た、プロセス室Ｐ内がガスで満たされている場合も、こ
のガスが差動排気シールによって回収されるため、プロ
セス室Ｐ外に漏れるのを防ぐことができる。

【００２６】また、円筒軸３０は、図示しない駆動機構
によって、軸回りに回動可能となっている。これによ
り、本実施の形態では、ＸＹ２方向の移動に加えて軸回
動を行うことが可能である。

【００２７】上述のように、本実施の形態によると、２
つの差動排気シール５０、６０がＸ軸ステージ１０の内
部に設けられた連通路１２、１２によって互いに連通し
ていると共に、筐体２０の内部に設けられた連通路２
３、２３および吸引ポンプを介して差動排気シール６０
が外部と連通しており、連通路１２、１２および連通路
２３、２３を介して差動排気シール５０、６０からの排
気が行われるようにされてなるので、フレキシブルな配
管よりも径を大きくすることのできるＸ軸ステージ１０
および筐体２０の内部に設けられた固定された連通路１
２、１２および連通路２３、２３を介して差動排気シー
ル５０、６０からの排気を行うことにより、今まで以上
に排気効率を向上させて差動排気シール５０、６０のシ
ール能力を上げることが可能となる。特に、比較的距離
の長くなる連通路２３が固定部である筐体２０に設けら
れていることも、排気効率向上に有利である。固定部で
ある筐体２０は、剛性を上げるために比較的大型化して
も問題が無いため、その内部に設けられる連通路２３、
２３の径を太く設定するのに都合がよいためである。さ
らに、Ｘ方向、Ｙ方向のスライドを本実施の形態のよう
な長孔を備えた筐体とＸ軸ステージと、Ｘ軸ステージに
設けられた開口をＹ軸方向にスライドする軸との組み合
わせにより構成したことにより、差動排気シール５０か
ら連通路２３、２３に至るまでの距離は短くてすむ。従
って、連通路２３に至るまでの通路（連通路１２、内部
通路６３、６４等）の太さは比較的細くしても排気効率
低下ヘの影響も小さくてすむ。特に連通路１２を細くで
きるということは、Ｘ軸ステージ１０等の可動部や、こ
れを支持する軸受の小型化のために有利である。換言す
れば、筐体２０に設けられた比較的距離が長い連通路２
３の径を、他に比較して太くすることにより、排気効率
の向上と可動部の小型化とを両立することが可能とな
る。そして、排気効率が向上することのために、能力お
よびサイズの小さな排気ポンプを筐体２０内に装着して
用いることが可能になる。また、２つの差動排気シール
５０、６０からの排気が行われる連通路１２、２３が互
いに連通していることのために、Ｘ軸ステージ１０に排
気ポンプを接続する必要がなくなって筐体２０だけに排
気ポンプを接続すればよくなり、最小ポンプ数ですべて
の部材の排気を行うことが可能になる。なお、圧送ポン
プから静圧軸受部７２への給気のため、移動部にも配管
は必要となるが、この場合の管の径は排気のための管の
径に比べ細くてすむので問題ない。

【００２８】なお、転がり要素であるリニアガイドから
の発塵に対しては、差動排気シール６０が吸引してくれ
るため、問題になることはない。そのため、通常の場
合、大気中で使用可能なグリースやオイルを潤滑剤とし
て使用することができる。但し、例えば、大気中であっ
ても、装置全体がクリーンルーム内に設置される場合も
あり、そのような場合、駆動装置が設置されるクリーン
ルームの環境を維持するために、発塵が少ないクリーン
仕様のグリース或いは固体潤滑剤などを使用することが
好ましい。

【００２９】さらに、本実施の形態によれば、Ｘ軸ステ
ージ１０を、筐体２０の外部から駆動しているので、プ
ロセス室Ｐ内に駆動系を設ける必要がなく、プロセス室
Ｐ内の汚染などを防止できると共に、駆動系のメンテナ
ンスが容易となる。また、差動排気シール６０の吸引力
は、図４に示すトラック状の範囲に限られるので、たと
え筐体２０を大型化しても差動排気シール６０の全長は
長くならず、従って軸受を構成するベアリング１３とガ
イドレール２１の支持反力は変わらない。しかも、Ｘ軸
ステージ１０の筐体２０と対向する面のうち、排気面６
０ａより外側の部分の受ける力は大気圧と等しくなるの
で、Ｘ軸ステージ１０の表裏面に働く圧力分布を考える
と、表裏で差圧が存在するのは、排気面６０ａから内側
の限られた部分となる。従って、リニアガイド（軸受）
が支持すべき力は、この限られた面積の差圧の総和に抗
する力でよいから小さくて済む。

【００３０】また、本実施の形態では、差動排気シール
６０の溝部６１、６２を長孔２２に隣接して筐体２０の
側に設けたが、Ｘ軸ステージ１０の側に溝部を設けるこ
とも考えられる。しかしながら、この場合、Ｘ軸ステー
ジ１０の移動可能な全範囲において、長孔２２に正対す
る方向（図５に相当する向き）から見た場合、排気面６
０ａが長孔２２を囲んでいるように排気面６０ａを形成
する必要がある。そのため、円筒軸３０の可動範囲とな
る（長孔２２＋円筒軸３０ストローク）分の長さを有す
る排気面６０ａが必要になる。そして、排気面６０ａの
長さが長くなった分だけガイドレール２１の長さも長く
する必要が生じ、結果的に駆動装置全体のサイズが大き
くなる。そのため、本実施の形態のように、差動排気シ
ール６０の溝部６１、６２を長孔２２に隣接して筐体２
０の側に設けることによって、装置をより小型化でき、
しかも装置の構造物に高い剛性を必要としないという利
益が生じる。但し、溝部６１、６２をＸ軸ステージ１０
側に設けた場合でも、連通路２３，２３を太くすること
ができることによる排気効率向上等の効果は得ることが
できる。

【００３１】また、本実施の形態によると、筐体２０と
Ｘ軸ステージ１０との間に転がり軸受であるリニアガイ
ドが配置されてなるので、例えばプロセス室Ｐ内外の圧
力差がないなどのために差動排気シール６０の吸引力が
低下したり或いはなくなった場合であっても、リニアガ
イドの有する自立性によって筐体２０とＸ軸ステージ１
０との間隙をシールすることができる。そのため、プロ
セス室Ｐ内外の圧力差の有無に拘わらずプロセス室Ｐを
シールすることが可能となる。それと共に、プロセス室
Ｐを有する筐体２０とＸ軸ステージ１０との間に別の軸
受を必要とすることもなくなる。また、自立性を有する
軸受であるリニアガイドはプロセス室Ｐ内外の差圧に起
因する吸引力の大小に拘わらず軸受として機能するの
で、駆動装置を組み立てる際に圧力調整などの煩雑な作
業を行う必要がなくなって、容易に組み立てを行うこと
が可能になる。

【００３２】なお、上述した第１の実施の形態におい
て、プロセス室Ｐ内外の圧力差が変化するような場合に
は、吸引力の変化による高さ寸法の変化が小さい高剛性
を有する転がり要素を転がり軸受として用いることで、
状況に応じて差動排気シール６０のギャップ幅が変化す
るのを防止することができる。

【００３３】以上、本発明の第１の実施の形態について
説明したが、上述の実施の形態には様々な変更・改良が
可能である。例えば、排気面６０ａの溝部６１、６２は
２列にしたが、これに限定されず、吸引ポンプの性能、
プロセス室内外の差圧の大きさ、等に応じ、１列あるい
は３列以上としても良い。また、排気面６０ａと対向シ
ール面との隙間の大きさも吸引ポンプ等の性能との兼ね
合いで決まるもので、数μｍから数１００μｍまで適宜
選択可能である。さらに、軸受としては、実施の形態に
示すガイドレール２１とベアリング１３とから構成され
る軸受に限らず、各種の転がり軸受を用いることがで
き、たとえばＸ軸ステージ１０の案内軸受として、リニ
アガイドの代わりに他の転がり案内軸受（クロスローラ
ガイド等）を用いてもよい。

【００３４】又、差動排気シール６０と筐体２０とは一
体でも別体でも良い。さらに、排気面６０ａを筐体２０
の外側の部分より突出させる代わりに、排気面６０ａの
外周に沿って、少なくとも両端部すなわち本実施の形態
では円弧部分の外側に大気と連通する溝を設けても良
い。さらに、長孔２２、排気面６０ａ、排気面の溝部６
１、６２の形状も、図面に示した形状に限定されない。
また、筐体２０とＸ軸ステージ１０との互いの接触面
は、本実施の形態のように平面であってもよいし、曲面
であってもよい。

【００３５】加えて、本実施の形態においては、筐体２
０を固定部とし、Ｘ軸ステージ１０を移動部としている
が、これとは逆に、Ｘ軸ステージ１０を固定部として、
筐体２０を移動部とすることもできる。

【００３６】次に、本発明の第２の実施の形態につい
て、図８〜図１０に基づいて説明する。本実施の形態の
駆動装置は、第１の実施の形態のものにさらにＺ方向の
移動ステージを加えることで、４自由度の位置決めを可
能としたものである。図８は、本実施の形態の駆動装置
の模式的な平面図である。図９は、図８の駆動装置をIX
-IX線で切断して矢印方向に見た図であり、図１０は、
図８の駆動装置をX-X線で切断して矢印方向に見た図で
ある。以下の説明では、第１の実施の形態と同様の部材
には同じ符号を付してその説明を省略すると共に、第１
の実施の形態と共通の構成については説明を省略する。

【００３７】図８〜図１０に示すように、本実施の形態
では、Ｘ軸ステージ（スライダ）１０と筐体２０との間
に、Ｚ軸ステージ８０が配置されている。また、Ｚ軸ス
テージ８０がＺ方向に移動可能となるように、筐体２０
の長孔２２は、第１の実施の形態とは異なり、Ｘ方向お
よびＺ方向の両方に伸延した矩形となっている。また、
Ｚ軸ステージ８０には、Ｘ軸ステージ１０がＸ方向に移
動可能となるように、Ｘ方向に伸延した長孔８２が設け
られている。

【００３８】また、Ｚ軸ステージ８０のＸ軸ステージ１
０との対向面には、長孔８２を取り囲むようなトラック
状の差動排気シール（第３の差動排気シール手段）８４
が設けられている。詳細は省略するが、差動排気シール
８４は、第１の実施形態の差動排気シール６０と同様に
構成されている。差動排気シール８４の溝部（図示せ
ず）は、Ｘ軸ステージ１０の連通路１２，１２の出口
と、差動排気シール８４の排気面８４ａにおいて対向す
る位置に設けられている。また、Ｚ軸ステージ８０の筐
体２０との対向面と差動排気シール８４との間には、第
１の実施形態の内部通路６３，６４と同様、差動排気シ
ール８４の溝部（不図示）に開口し、かつＺ軸ステージ
８０の内部を通過する固定配管である連通路８５が設け
られている。そして、差動排気シール６０の溝部（図５
参照）は、Ｚ軸ステージ８０の連通路８５の出口と、Ｚ
軸ステージ８０の位置によらず、差動排気シール６０の
排気面６０ａにおいて対向する位置に設けられている。

【００３９】そのため、３つの差動排気シール５０、８
４、６０は、Ｘ軸ステージ１０の内部に設けられた連通
路１２、１２およびＺ軸ステージ８０の内部に設けられ
た連通路８５によって互いに連通している。そして、連
通路１２、１２および連通路８５は、差動排気シール６
０および連通路２３、２３を介して吸引ポンプと接続さ
れている。これにより、吸引ポンプが動作すると、差動
排気シール５０からの排気は、溝部５１、５２から連通
路１２、１２、差動排気シール８４、連通路８５を経て
差動排気シール６０の溝部６１、６２に与えられ、連通
路２３、２３を経て外部に排出されることになる。ま
た、差動排気シール８４、６０からの排気も同様にして
連通路２３、２３から排出される。

【００４０】なお、固定配管である連通路８５、連通路
１２、１２および連通路２３、２３は、Ｚ軸ステージ８
０、Ｘ軸ステージ１０および筐体２０の内部にそれぞれ
設けられているために、大きな径で形成することができ
る。特に、固定部である筐体２０に設けられ、距離の長
い連通路２３，２３は、容易に太い径とすることができ
るため、排気効率向上に有利である。

【００４１】本実施の形態の駆動装置は、Ｘ方向、Ｙ方
向およびＺ方向に独立して動作すると共に、円筒軸３０
は軸回りに回動する。

【００４２】この際、排気面６０ａを有する差動排気シ
ール６０は、不図示の吸引ポンプからの吸引力に基づ
き、筐体２０の連通路２３を介して、筐体２０とＺ軸ス
テージ８０との間の空気を吸引し、連通路８５を介し
て、Ｚ軸ステージ８０とＸ軸ステージ１０との間の空気
を吸引し、さらに、連通路１２を介して、差動排気シー
ル５０の円筒軸３０の表面（対向シール面）との間の空
気を吸引しているので、各部材の間隙を介して、外部よ
り空気や異物がプロセス室Ｐ内に侵入することを防止で
きる。従って、ワークの加工処理のため、筐体２０内の
プロセス室Ｐを負圧環境にしたような場合にも、差動排
気シール５０、８４、６０により、外部からの空気の侵
入を阻止できるので、プロセス室Ｐの負圧環境を維持で
き好ましい。また、プロセス室Ｐ内がガスで満たされて
いる場合も、このガスが差動排気シールによって回収さ
れるため、プロセス室Ｐ外に漏れるのを防ぐことができ
る。

【００４３】上述のように、本実施の形態によると、２
つの差動排気シール５０、８４、６０がＸ軸ステージ１
０の内部に設けられた連通路１２、１２とＺ軸ステージ
８０の内部に設けられた連通路８５によって互いに連通
していると共に、筐体２０の内部に設けられた連通路２
３、２３および吸引ポンプを介して差動排気シール６０
が外部と連通しており、連通路１２、１２、連通路８５
および連通路２３、２３を介して差動排気シール５０、
８４、６０からの排気が行われるようにされてなるの
で、フレキシブルな配管よりも径を大きくすることので
きるＸ軸ステージ１０、Ｚ軸ステージ８０および筐体２
０の内部に設けられた固定された連通路１２、１２、連
通路８５および連通路２３、２３を介して差動排気シー
ル５０、８４、６０からの排気を行うことにより、今ま
で以上に排気効率を向上させて差動排気シール５０、８
４、６０のシール能力を上げることが可能となる。特
に、比較的距離の長くなる連通路２３が固定部である筐
体２０に設けられていることも、排気効率向上に有利で
ある。固定部である筐体２０は、剛性を上げるために比
較的大型化しても問題が無いため、その内部に設けられ
る連通路２３、２３の径を太く設定するのに都合がよい
ためである。さらに、Ｘ、Ｙ、Ｚ各軸方向に移動させる
ために、本実施の形態のような構成としたことにより、
差動排気シール５０から連通路２３、２３に至るまでの
距離は短くてすむ。従って、連通路２３に至るまでの通
路（連通路１２、８５等）の太さは比較的細くしても排
気効率低下ヘの影響も小さくてすむ。特に連通路１２、
８５を細くできるということは、Ｘ軸ステージ１０、Ｚ
軸ステージ８０等の可動部や、これを支持する軸受の小
型化のために有利である。換言すれば、管体２０に設け
られた比較的距離が長い連通路２３の径を、他に比較し
て太くすることにより、排気効率の向上と可動部の小型
化とを両立することが可能となる。そして、排気効率が
向上することのために、能力およびサイズの小さな排気
ポンプを筐体２０内に装着して用いることが可能にな
る。また、３つの差動排気シール５０、８４、６０から
の排気が行われる連通路１２、８５、２３が互いに連通
していることのために、Ｘ軸ステージ１０およびＺ軸ス
テージ８０にポンプを接続する必要がなくなって筐体２
０だけにポンプを接続すればよくなり、最小ポンプ数で
すべての部材の排気を行うことが可能になる。

【００４４】次に、本発明の第３の実施の形態につい
て、図１１〜図１３に基づいて説明する。本実施の形態
の駆動装置は、円筒軸（中心軸）およびこれを取り囲む
ように設けられた中間軸を各軸中心の回りに回動可能と
したものである。図１１は、本実施の形態の駆動装置の
模式的な平面図である。図１２は、図１１の駆動装置を
XII-XII線で切断して矢印方向に見た図であり、図１３
は、図１２の要部詳細図である。

【００４５】図１１〜図１３に示すように、本実施の形
態では、プロセス室Ｐをもつ筐体１２０に円形の開口１
２２が設けられており、この開口１２２には円筒状の中
間軸１４０が挿入されている。そして、中間軸１４０の
開口１４２には、中心軸１３０が挿入されている。中間
軸１４０および中心軸１３０は、一端側において共にプ
ロセス室Ｐに臨んでおり、その先端にはそれぞれ独立に
ワーク（図示せず）を配置することが可能になってい
る。また、中間軸１４０の筐体１２０から外側に突出し
た部分には、筐体１２０に固定された円環状の軸受ユニ
ット１５０が配置されている。

【００４６】中間軸１４０と筐体１２０との対向面、お
よび、中間軸１４０と中心軸１３０との対向面には、第
１の実施の形態で説明した差動排気シール５０と同様の
差動排気シール１２４、１４４がそれぞれ設けられてい
る。また、中間軸１４０の筐体１２０との対向面と、差
動排気シール１４４との間には、中間軸１４０の内部を
通過する固定配管である連通路１４５（図１３に示すよ
うに、２つの連通路１４５ａ、１４５ｂからなる）が設
けられている。そして、筐体１２０の内部には、差動排
気シール１２４と排気ポンプとをつなぐ連通路１２５
（図１３に示すように、２つの連通路１２５ａ、１２５
ｂからなる）が設けられている。

【００４７】図１３に示すように、差動排気シール１２
４は、中間軸１４０との対向面（排気面）１２４ａに、
円環状の３つの溝部１２６、１２７、１２８を具備して
いる。溝部１２６、１２７は、孔１２９ａ、１２９ｂを
介してそれぞれ連通路１２５ａ、１２５ｂと接続されて
いる。溝部１２８は大気開放されている。一方、差動排
気シール１４４は、中心軸１３０との対向面（排気面）
１４４ａに、円環状の３つの溝部１４６、１４７、１４
８を具備している。溝部１４６、１４７は、連通路１４
５ａ、１４５ｂとそれぞれ接続されている。溝部１４８
は大気開放されている。

【００４８】そして、差動排気シール１２４の溝部１２
６、１２７は、中間軸１４０の連通路１４５ａ、１４５
ｂの出口と、差動排気シール１２４の排気面１２４ａに
おいて対向する位置に設けられている。そのため、２つ
の差動排気シール１２４、１４４は、中間軸１４０の内
部に設けられた連通路１４５ａ、１４５ｂによって互い
に連通している。そして、連通路１４５ａ、１４５ｂ
は、差動排気シール１２４、孔１２９ａ、１２９ｂおよ
び連通路１２５ａ、１２５ｂを介して吸引ポンプ（連通
路１２５ａに接続された吸引ポンプとしては、連通路１
２５ｂに接続された吸引ポンプよりも能力の大きなもの
が使用される）と接続されている。これにより、吸引ポ
ンプが動作すると、差動排気シール１４４からの排気
は、溝部１４６、１４７から連通路１４５ａ、１４５
ｂ、差動排気シール１２４、孔１２９ａ、１２９ｂ、連
通路１２５ａ、１２５ｂを経て外部に排出されることに
なる。また、差動排気シール１２４からの排気も同様に
して連通路１２５から排出される。

【００４９】なお、固定配管である連通路１４５ａ、１
４５ｂ、孔１２９ａ、１２９ｂ、および、連通路１２５
ａ、１２５ｂは、中間軸１４０および筐体１２０の内部
にそれぞれ設けられているために、大きな径で形成する
ことができる。

【００５０】また、図１３に示すように、中間軸１４０
の中心軸１３０に面した部分には、２つの円環状の静圧
軸受（ラジアル支持）１７２が配置されている。２つの
静圧軸受１７２の間には溝部１７３が設けられており、
溝部１７３は配管１７４を介して大気開放されている。
一方、軸受ユニット１５０には、中間軸１４０の外周面
の一部と対向する位置に、２つの静圧軸受（ラジアルお
よびスラスト支持）１５２が配置されている。２つの静
圧軸受１５２の間には溝部１５３が設けられており、溝
部１５３は配管１５４を介して大気開放されている。静
圧軸受１５２には、給気ポンプ（図示せず）と接続され
た配管１５５を介してそれぞれ空気が供給される。中間
軸１４０の軸受ユニット１５０との対向面には、静圧軸
受１５２と対向する位置に２つの円環状の溝部１７５が
設けられている、溝部１７５は、配管１７６を介して静
圧軸受１７２と接続されている。これにより、給気ポン
プから供給された空気は、静圧軸受１５２だけではなく
静圧軸受１７２にも供給されるようになっている。な
お、図１３に示す１４０ａは中間軸１４０の端部に固定
されてフランジ部を形成するものであり、これにより、
中間軸１４０が筐体１２０に対し、軸方向に移動するの
を規制することができる。

【００５１】なお、ここで用いられるラジアル及びスラ
スト支持用の静圧軸受１５２、ラジアル支持用の１７２
は、第１の実施の形態で用いられた静圧軸受７２と同様
のものであり、これと同等の機能を有している。つま
り、静圧軸受１５２は、その内周面および両端面から噴
出する空気によって筐体１２０に対して中間軸１４０を
非接触的に支持し、摩擦などの抵抗なく、回動可能とし
ている。また、静圧軸受１７２は、その内周面から噴出
する空気によって中間軸１４０に対して中心軸１３０を
非接触的に支持し、摩擦などの抵抗なく、回動およびＹ
方向に相対移動可能としている。

【００５２】以上のように構成された本実施の形態の駆
動装置においては、中心軸１３０および中間軸１４０が
独立に軸中心に回動すると共に、中心軸１３０がＹ方向
に移動可能である。なお、中間軸１４０の形状を本実施
の形態のように段付きにしない場合には、溝部１２６、
１２７と連通路１４５ａ、１４５ｂとの連通が保証され
る範囲内において、中間軸１４０もＹ方向に移動可能な
構成とすることもできる。また、中心軸１３０は、軸回
動およびＹ方向移動のいずれか一方だけを行ってもよ
い。

【００５３】この際、排気面１２４ａを有する差動排気
シール１２４は、不図示の吸引ポンプからの吸引力に基
づき、筐体１２０の連通路１２５を介して、筐体１２０
と中間軸１４０との間の空気を吸引し、連通路１４５を
介して、中間軸１４０と中心軸１３０との間の空気を吸
引しているので、各部材の間隙を介して、外部より空気
や異物がプロセス室Ｐ内に侵入することを防止できる。
従って、ワークの加工処理のため、筐体１２０内のプロ
セス室Ｐを負圧環境にしたような場合にも、差動排気シ
ール１２４、１４４により、外部からの空気の侵入を阻
止できるので、プロセス室Ｐの負圧環境を維持でき好ま
しい。また、プロセス室Ｐ内がガスで満たされている場
合も、このガスが差動排気シールによって回収されるた
め、プロセス室Ｐ外に漏れるのを防ぐことができる。

【００５４】上述のように、本実施の形態によると、２
つの差動排気シール１２４、１４４が中間軸１４０の内
部に設けられた連通路１４５によって互いに連通してい
ると共に、筐体１２０の内部に設けられた連通路１２５
および吸引ポンプを介して差動排気シール１２４が外部
と連通しており、連通路１２５および連通路１４５を介
して差動排気シール１２４、１４４からの排気が行われ
るようにされてなるので、フレキシブルな配管よりも径
を大きくすることのできる筐体１２０および中間軸１４
０の内部に設けられた固定された連通路１２５および連
通路１４５を介して差動排気シール１２４、１４４から
の排気を行うことにより、今まで以上に排気効率を向上
させて差動排気シール１２４、１４４のシール能力を上
げることが可能となる。そして、排気効率が向上するこ
とのために、能力およびサイズの小さな排気ポンプを筐
体１２０内に装着して用いることが可能になる。また、
２つの差動排気シール１２４、１４４からの排気が行わ
れる連通路１２５、１４５が互いに連通していることの
ために、中間軸１４０にポンプを接続する必要がなくな
って筐体１２０だけにポンプを接続すればよくなり、最
小ポンプ数ですべての部材の排気を行うことが可能にな
る。

【００５５】次に、本発明の第４の実施の形態につい
て、図１４および図１５に基づいて説明する。本実施の
形態の駆動装置は、第３の実施の形態のものにさらにＸ
方向の移動ステージを加えることで、４自由度の位置決
めを可能としたものである。図１４は、本実施の形態の
駆動装置の模式的な平面図である。図１５は、図１４の
駆動装置をXV-XV線で切断して矢印方向に見た図であ
る。以下の説明では、第３の実施の形態と同様の部材に
は同じ符号を付してその説明を省略すると共に、第３の
実施の形態と共通の構成については説明を省略する。

【００５６】図１４および図１５に示すように、本実施
の形態では、筐体１２０の外部において中間軸１４０を
取り囲むようにＸ軸ステージ（スライダ）１６０が配置
されている。また、Ｘ軸ステージ１６０がＸ方向に移動
可能となるように、筐体１２０の開口１２２は、第３の
実施の形態とは異なり、Ｘ方向に伸延した長孔となって
いる。

【００５７】また、筐体１２０のＸ軸ステージ１６０と
の対向面には、開口１２２を取り囲むようなトラック状
の差動排気シール１２４が設けられている。さらに、Ｘ
軸ステージ１６０の中間軸１４０との対向面には、円環
状の差動排気シール１６４が設けられている。詳細は省
略するが、差動排気シール１６４は、差動排気シール１
４４と同様に構成されている。差動排気シール１６４の
溝部（図示せず）は、中間軸１４０の連通路１４５の出
口と、差動排気シール１６４の排気面１６４ａにおいて
対向する位置に設けられている。また、Ｘ軸ステージ１
６０の筐体１２０との対向面と差動排気シール１６４と
の間には、Ｘ軸ステージ１６０の内部を通過する固定配
管である連通路１６５が設けられている。そして、差動
排気シール１２４の溝部（図示せず）は、Ｘ軸ステージ
１６０の連通路１６５の出口と、差動排気シール１２４
の排気面１２４ａにおいて対向する位置に設けられてい
る。

【００５８】そのため、３つの差動排気シール１４４、
１６４、１２４は、中間軸１４０の内部に設けられた連
通路１４５およびＸ軸ステージ１６０の内部に設けられ
た連通路１６５によって互いに連通している。そして、
連通路１４５および連通路１６５は、差動排気シール１
２４および連通路１２５を介して吸引ポンプと接続され
ている。これにより、吸引ポンプが動作すると、差動排
気シール１４４からの排気は、連通路１４５、差動排気
シール１６４、連通路１６５を経て差動排気シール１２
４に与えられ、連通路１２５を経て外部に排出されるこ
とになる。また、差動排気シール１６４、１２４からの
排気も同様にして連通路１２５から排出される。

【００５９】なお、固定配管である連通路１４５、連通
路１６５および連通路１２５は、中間軸１４０、Ｘ軸ス
テージ１６０および筐体１２０の内部にそれぞれ設けら
れているために、大きな径で形成することができる。特
に、距離の長くなる連通路１２５は固定部である筐体１
２０に設けられているので、径を太くしやすく、このこ
とは排気効率向上に有利である。一方、他の連通路１４
５、１６５は、構成上、比較的短くてすむので、小径と
しても排気効率低下ヘの影響は小さく、小径にしてもよ
い。この場合、移動部であるＸ軸ステージ１６０、中間
軸１４０、中心軸１３０の大型化を招かなくてすむとい
う効果と、排気効率向上の効果とを両立できる。

【００６０】本実施の形態の駆動装置は、Ｘ方向および
Ｙ方向に独立して動作すると共に、中心軸１３０および
中間軸１４０は軸回りに独立して回動する。

【００６１】この際、排気面１２４ａを有する差動排気
シール１２４は、不図示の吸引ポンプからの吸引力に基
づき、筐体１２０の連通路１２５を介して、筐体１２０
とＸ軸ステージ１６０との間の空気を吸引し、連通路１
６５を介して、Ｘ軸ステージ１６０と中間軸１４０との
間の空気を吸引し、さらに、連通路１４５を介して、差
動排気シール１４４の円筒軸３０の表面（対向シール
面）との間の空気を吸引しているので、各部材の間隙を
介して、外部より空気や異物がプロセス室Ｐ内に侵入す
ることを防止できる。従って、ワークの加工処理のた
め、筐体１２０内のプロセス室Ｐを負圧環境にしたよう
な場合にも、差動排気シール１４４、１６４、１２４に
より、外部からの空気の侵入を阻止できるので、プロセ
ス室Ｐの負圧環境を維持でき好ましい。また、プロセス
室Ｐ内がガスで満たされている場合も、このガスが差動
排気シールによって回収されるため、プロセス室Ｐ外に
漏れるのを防ぐことができる。

【００６２】上述のように、本実施の形態によると、３
つの差動排気シール１４４、１６４、１２４が中間軸１
４０の内部に設けられた連通路１４５とＸ軸ステージ１
６０の内部に設けられた連通路１６５によって互いに連
通していると共に、筐体１２０の内部に設けられた連通
路１２５および吸引ポンプを介して差動排気シール１２
４が外部と連通しており、連通路１４５、連通路１６５
および連通路１２５を介して差動排気シール１４４、１
６４、１２４からの排気が行われるようにされてなるの
で、フレキシブルな配管よりも径を大きくすることので
きる中間軸１４０、Ｘ軸ステージ１６０および筐体１２
０の内部に設けられた固定された連通路１４５、連通路
１６５および連通路１２５を介して差動排気シール１４
４、１６４、１２４からの排気を行うことにより、今ま
で以上に排気効率を向上させて差動排気シール１４４、
１６４、１２４のシール能力を上げることが可能とな
る。そして、排気効率が向上することのために、能力お
よびサイズの小さな排気ポンプを筐体１２０内に装着し
て用いることが可能になる。また、３つの差動排気シー
ル１４４、１６４、１２４からの排気が行われる連通路
１４５、１６５、１２５が互いに連通していることのた
めに、Ｘ軸ステージ１６０および中間軸１４０にポンプ
を接続する必要がなくなって筐体１２０だけにポンプを
接続すればよくなり、最小ポンプ数ですべての部材の排
気を行うことが可能になる。

【００６３】

【発明の効果】本発明の駆動装置は、相対的に移動可能
な複数の部材と、各部材間をシールする複数の差動排気
シールとを備えた駆動装置において、前記複数の差動排
気シールが前記部材の内部に設けられた通路によって互
いに連通していると共に、前記通路を介して前記複数の
差動排気シールからの排気が行われるようにされてなる
ので、フレキシブルな配管よりも径を大きくすることの
できる各部材の内部に設けられた固定された通路を介し
て差動排気シールからの排気を行うことにより、今まで
以上に排気効率を向上させて差動排気シールのシール能
力を上げることが可能となる。そして、排気効率が向上
することのために、能力およびサイズの小さな排気ポン
プを部材内に装着して用いることが可能になる。また、
複数の差動排気シールからの排気が行われる通路が互い
に連通していることのために、各部材ごとにポンプを接
続する必要がなくなって連通路中の最終排気出口のある
部材だけにポンプを接続すればよくなり、最小ポンプ数
ですべての部材の排気を行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の駆動装置の模式的
な平面図である。

【図２】図１の駆動装置をII-II線で切断して矢印方向
に見た図である。

【図３】図１の駆動装置をIII-III線で切断して矢印方
向に見た図である。

【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態の駆動装置
の詳細な平面図である。

【図５】図４の駆動装置をV-V線で切断して矢印方向に
見た図である。

【図６】図４の駆動装置の側面図である。

【図７】図４の駆動装置をVII-VII線で切断して矢印方
向に見た図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態の駆動装置の模式的
な平面図である。

【図９】図８の駆動装置をIX-IX線で切断して矢印方向
に見た図である。

【図１０】図８の駆動装置をX-X線で切断して矢印方向
に見た図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態の駆動装置の模式
的な平面図である。

【図１２】図１１の駆動装置をXII-XII線で切断して矢
印方向に見た図である。

【図１３】図１２の要部詳細図である。

【図１４】本発明の第４の実施の形態の駆動装置の模式
的な平面図である。

【図１５】図１４の駆動装置をXV-XV線で切断して矢印
方向に見た図である。

【符号の説明】

１０ Ｘ軸ステージ １２ 連通路 ２０ 筐体 ２３ 連通路 ５０ 差動排気シール ６０ 差動排気シール ７１ ハウジング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対的に移動可能な複数の部材と、各部
   材間をシールする複数の差動排気シールとを備えた駆動
   装置において、 前記複数の差動排気シールが前記部材の内部に設けられ
   た通路によって互いに連通していると共に、前記通路を
   介して前記複数の差動排気シールからの排気が行われる
   ようにされてなる駆動装置。